30 июля, 2016 
AdminGWP
Вопрос «как именно началась жизнь?» представляет собой одну из величайших загадок современной науки. В то время как большинство ученых считает, что все формы жизни эволюционировали от общего примитивного древнего микроорганизмов, на этом сведения обрываются. Тип генами обладали этой формы жизни и где он жил? Новое исследование, опубликованное в Nature Microbiology, проливает свет на происхождение и развитие этого древнего тела.
Опытные ученые, заинтересованы в происхождение жизни, как правило, решают эту проблему двумя различными способами. Один из них — это подход снизу вверх, когда они пытаются представить, как давно появилась жизнь, а затем снова основные этапы ее зарождения в лаборатории. Альтернативный подход — сверху вниз — в анализе и «обрубании» современных клеток, чтобы их упростить и вывести ключевые этапы в эволюции веса клетки.
Информатики, которые пытаются решить этот вопрос, используют огромные объемы данных, возникшую в результате революции — секвенировании ДНК. Она наводнила ученых информацию о геномах организмов, от бактерий до людей. В них может скрываться информация о последовательности ДНК примитивные клетки — первая клеток на планете, которые используют современные генетический код, — которые были переданы через миллиарды поколений.
«Последний универсальный общий предок» гипотетически является одним из первых клеток, из которых произошла вся жизнь на Земле. Связь между этим предком и современных организмов, часто визуализируются в виде эволюционных деревьев, первые известные примеры, которые идут дальше, чем Чарльза Дарвина.
Секвенирование ДНК обеспечивает прекрасную и высоко количественную меру генетическая связь, которая пронизывает всю биологию. Один и тот же код четыре причины, И, C, G и T используют почти все организмы на планете. Так что, в принципе, может быть использован для построения эволюционных деревьев, всей жизни. Мы знаем, что определенные гены не было на пороге клеточной жизни и не были унаследованы всеми последующими формами жизни. За четыре миллиарда лет, копии, например, одного маленького гена 16S rRNA постепенно менялись в процессе случайных мутаций в отдельных родословных, которые привели к различным формам жизни. Из этого следует, что каждый из них имеет ряд особенностей, которые будут, как я недавно развившихся организмов, но все больше и больше отличаются в родословных, которые появились ранее на эволюционном отрезке.
Первый анализ этих «универсальных» последовательностей ДНК, проведены около 30 лет назад, привели к большим изменениям в нашей оценке разнообразия жизни на Земле, а особенно — изменения одноклеточные организмы без ядра (прокариот). Они также определили весь новый домен прокариотической жизни, который сегодня называют археями.
Попытка создания действительно универсального деревья, которые будут определять происхождение всех современных клеток из своих последних универсальных предков, кроме технических проблем. Одна из проблем состоит в большом количестве групп, которые отделялись друг от друга, с самого начала жизни. Кроме того, бактерии также могут обмениваться генами между собой, из-за чего труднее определить их происхождение.
Водородоеды?
В рамках нового исследования исследователи использовали подозрительных передовой метод организации секвенированных генов прокариот в семье. Затем поискали сходства и шаблоны для всех бактериальных групп и нашли небольшой набор генов, который присутствовал в качестве архей, так и у бактерий. Ученые смогли показать, что эти гены, скорее всего, были унаследованы непосредственно от общего предка и не были получены в процессе обмена.
Этот результат имеет важное значение, потому что определяет специфические группы бактерий (клостридий) и архей (метаногенов), которые несут ранние версии этих генов, и указывает на то, что они очень старые и могут быть похожи на самые первые организмы, которые привели к появлению отдельных родословных, бактерий и архей.
Что еще более важно, природа гены, которые выжили, рассказывает удивительную историю о среде, в которой жил их последний предок — в том числе и то, что он получил энергию. Исследование показывает, что мир, населенный этими организмами четыре миллиарда лет назад, очень отличается от нашего. Свободного кислорода в нем не было, но если верить генам, общий предок получил энергию из водорода, производимого, судя по всему, геохимической активности земной коры. «Инертные» газы, включая углекислый газ и азот, перечислили основные строительные блоки для производства всех клеточных структур. Железо имеется в изобилии, и недостаток кислорода не превращало его в нерастворимую ржавчину, так, что этот элемент используется ферментами, в первой клетке. Некоторые из генов, как полагают, участвовал в адаптации к высокой температуре, что говорит о другом: организмы эволюционировали в гидротермальной среде — как на современные гидротермальные жерла или горячие источники, где до сих пор с удовольствием живут бактерии.
К сожалению, не имея машины времени, мы не можем непосредственно проверить эти результаты. Но такая информация представляет большой интерес, особенно для ученых, которые пытаются воссоздать примитивные формы жизни. Подумать страшно, что наши первые предки (первая) вполне обходились без кислорода.
Древние микроорганизмы показали, что жизнь возникла в гидротермальной среде
Илья Хель
Опубликовано в рубрике